DE8122572U1

DE8122572U1 - Geraet zur ermittlung der triebkraefte einer kommutatormaschine

Info

Publication number: DE8122572U1
Application number: DE19818122572
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1981-07-31
Publication date: 1985-04-11

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen

Berlin und München VPA 81 G 3117 DE

Aktenzeichen G 81 22 572.5

Gerät zur Ermittlung der Triebkräfte einer Kommutatormaschine

Die Neuerung betrifft ein Gerät zur Ermittlung der Triebkräfte einer Kommutatormaschine, insbesondere zur Ermittlung der Summe der elektrischen Bremskräfte mehrerer Fahrmotoren eines elektrischen Triebfahrzeuges», wobei die Triebkraft durch Multiplikation zweier Meßwerte gebildet wird, von denen der erste eine dem Ankerstrom bzw. der Summe der Ankerströme und der zweite eine dem Erregerstrom entsprechende Größe ist.

Es ist bekannt, die elektrischen Bremskräfte von Lokomotiven mit Kommutatormaschinen durch Meßungen der Brems-Widerstands-Leistungen der Fahrantriebe und der Geschwindigkeiten der Lokomotive nach der Beziehung

U* χ Ja

zu ermitteln. Darin bedeuten: F die Bremskraft, U_A die Ankerspannung, J^ den Ankerstrom und <v die Geschwindkeit. Diese Methode wird mit zum Teil mehreren Wattmetern im allgemeinen bei Neueinstellungen und Untersuchungen der elektrischen Bremsen benutzt. Nachteilig ist dabei der große personelle und meßtechnische Aufwand, da alle Antriebe gleichzeitig in einem Bremsvorgang gemessen werden müssen. Außerdem sind vor den Meßbremsungen noch etwa zehn Vorbremsungen erforderlich, um einen f eventuellen Bürstenkippeffekt (nach Fahrtrichtungswechsel vorübergehend durch Verlagerung der Bürstenauflage aus der neutralen Zone auftretende Bremskraftvergrößerung) abzubauen. Die Tatsache, daß die Bremskraftwerte

Nr 2 Ts / 19.09.1984

- 2 - VPA 81 G 3117 DE

erst nachträglich rechnerisch ermittelt werden müssen und dann die Kurve nur punktuell entsteht, ist besonders störend für den Arbeitsablauf. Um diesen Aufwand zu verringern und den Verlauf der ganzen Bremskraftkurve kontinuierlich und sofort während des Bremsvorganges zu erhalten, hat man die Bremskraft auch über die Produktbildung von gemessenen Anker- und Erregerstromwerten ermittel. In der Zeitschrift "Elektrische Bahnen", Heft 6, 1966, Seiten 149 bis 151 ist eine solche Meßeinrichtung beschrieben, bei welcher in einem Hallwandler die Ankerstromwerte addiert und die Summe mit dem Erregerstromwert multipliziert wird. Die Hallspannung wird als Ergebnis für eine der Bremskraft verhältnisgleiche Größe durch ein schreibendes Meßgerät aufgezeichnet. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Voraussetzung eines Bremsbetriebes im linearen Teil der Leerlauf-Magnetisierungskennlinie (ungesättigter Bereich) meist erfüllt sei. Der praktischen Anwendung dieses Verfahrens steht jedoch die geringere Genauigkeit wie bei der Wattmeter-Methode entgegen.

Durch die Neuerung wird es ermöglicht, die elektrische Bremskraft von Lokomotiven unter Erzielung einer mindestens so guten Genauigkeit wie mit der bekannten Wattmeter-Methode, jedoch mit wesentlich kleinerem personellem und meßtechnischem Aufwand und mit sofortiger Anzeige der Meßwerte zu ermitteln. Diese Ermittlungen sind bei Neu- und Nachein-Stellungen der elektrischen Bremseinrichtungen sowie bei allen Untersuchungen von elektrischen Bremsvorgängen von Lokomotiven erforderlich.

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- 3 - VPA 81 G 3117 DE Neue Beschreibungsseite 5
(ersetzt die bisherige Seite 3)

Neuerungsgemäß ist die Anordnung als tragbares Gerät ausgebildet und mit Meßwerteingängen versehen und in dem Gerät ist mindestens ein den Erregerstrom-Meßwert modifizierender Funktionsgenerator angeordnet.

Auf diese Weise wird die Messung und Handhabung wesentlieh vereinfacht.

Als Fahrmotoren werden Maschinen verwendet, bei denen eine Rückwirkung des Ankerstromes auf den Magnetisierungsfluß durch Einsatz einer Kompensationswicklung ausgeglichen wird, um bei Leerlauf und Belastung dieselbe Magnetisierungskennlinie zu erreichen.

Der Neuerung liegt die Überlegung zugrunde, daß jedoch auch bei kompensierter Maschine eine das Meßergebnis quadratisch verfälschende, restliche Abweichung der Magnetisierungskennlinie zwischen Leerlauf und Bremsung auftritt. Derartige, das Meßergebnis verfälschende Abweichungen können bei dem neuerungsgemäßen Gerät eleminiert werden, da mittels des Funktionsgenerators der Erregerstrom-Meßwert so niodifizierbar ist, daß er zumindest mit guter Annäherung dem tatsächlichen Verlauf des magnetischen Motorkraftflusses bei Bremsung entspricht.

Nr 2 Ts / 21.01.1985

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Die Neuerung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Bremskraftmeßanordnung.

Mit 1 bis 4 sind Fahrmotoren eines elektrischen Triebfahrzeuges bezeichnet, deren Anker jeweils auf einen Bremswiderstand 5 geschaltet sind. Zur Kompensation der Ankerrückwirkung dienen Kompensationswicklungen 6. Die Erregerwicklungen 7 der Fahrmotoren 1 bis 4 sind in Serie an eine Spannungsquelle gelegt. In den einzelnen Bremskreisen ist jeweils ein Shunt 8 zum Erfassen der Ankerströme J^ bis J^ angeordnet, die in einem Summierglied 9 addiert und über einen Verstärker 10 dem Eingang eines MuI-tipliziergliedes 11 zugeführt werden. Summierglied 9 und Verstärker 10 können dabei ein einziges Bauelement bilden. Dem anderen Eingang des Multipliziergliedes wird ein in einem Shunt 12 erfaßtes, dem Erregerstrom Jg proportionales Signal zugeführt, das mittels Schalter 19 bis 21 wahlweise über einen der Verstärker 13 bis 15 und einen der Funktionsgeneratoren 16 bis 18 geleitet wird. Je nachdem, um welche Lokomotive es sich handelt, wird einer der Schalter 19 bis 21 geschlossen.

In den Funktionsgeneratoren 16 bis 18 wird das Erregerstromsignal so modifiziert, daß es mit guter Annäherung proportional dem tatsächlichen Verlauf des magnetischen Kraftschlusses φ der gleich aufgebauten Fahrmotoren 1 bis 4 bei der Bremsung entspricht.

• · · · 4 β

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&i In den Verstärkern 13 bis 15 werden dem Erreger-

Stromsignal der Lokomotive typische Größen eingeprägt, wie z.B. die Getriebeuntersetzung und lok-I spezifische Restanteile des Verhältnisses innerer

I 5 Bremskraft F. zu äußerer Bremskraft F. die über SI χ a

I den gemeinsamen Hauptanteil hinausgehen.

f Bei der bisher bekannten Leistungsmeßmethode wird die

•φ Leistung an den Bremswiderständen gemessen. Diese

I 10 als innere Bremskraft F. bezeichnete Kraft wird all-I gemein allein bei der Einstellung und Untersuchung

f von elektrischen Bremsen betrachtet (F. ftt ■ ).

(| Darüberhinaus existieren aber noch eine Reihe klei-

$f nerer Bremskraftanteile, die zum Teil aus den Fahr

15 antrieben stammen. Diese und die innere Bremskraft

F. setzen sich zusammen zur äußeren Bremskraft: ¹ — EMK χ J_A

I ^v

Darin bedeutet EMK die elektromotorische Kraft. 20 Bei Einsatz der Produktbildung

lh ^x

^JA

I zur Messung erhält man immer ein Abbild dieser

I äußeren Bremskraft F_A«

I Um die Meßergebnisse der Anordnung vergleichsfä-

I hig mit bisherigen Bremskraftangaben und -mes-

I sungen zu machen, wird deshalb das im Gerät ent-

[if standene Ergebnis um das Verhältnis F. /F. redu- || 30 ziert. Dieses Verhältnis ist bei den einzelnen

I Lokomotivtypen verschieden groß. Der

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für alle Lokomotiven gemeinsame Hauptanteil des Verhältnisses «e wird im Verstärkungsgrad des Verstärkers 22 berücksichtigt.

Im Multiplikationsglied 11 wird ein Ausgangssignal gebildet, das proportional der Summe der inneren Bremskräfte Fi der vier Fahrmotoren ist. In dem dem Multiplikationsglied nachgeschalteten Verstärker 22 wird das Signal für die Anzeige der Bremskraft durch ein als Voltmeter ausgebildetes Meßgerät 23 angepaßt,und der Verstärkungsgrad um den gemeinsamen Hauptanteil von «r reduziert.

Da die Meßergebnisse für die Bremskraft auf den Schienen vom Abnutzungsgrad der Reifen abhängen, wird der Radreifendurchmesser durch Änderung der Verstärkung des Verstärkers 22 über ein Potentiometer 24 berücksichtigt.

Um einen hohen Sicherheitsgrad der als tragbares Gerät 28 ausgebildeten Meßanordnung zu gewährleisten, sind Prüfeinrichtungen eingebaut. Vor der Meßung kann man das Gerät 28 auf Funktionssicherheit bezüglich der exakten Verarbeitung der Meßgrößen vom Eingang bis zur Ausgabe kontrollieren. Dadurch werden möglicherweise falsche elektische Bremskrafteinstellungen bei eventuell defektem Gerät vermieden. Hierzu wird der Meßeingang über einen Umschalter 25 mit einer Konstantspannungsquelle 26 (feste Referenzspannung) verbunden. Dadurch werden dem Gerät 28 Shunt-Ersatzspannungen in geeigneter Höhe angeboten, so daß bei richtiger Funktion ein bestimmter Bremskraftwert in der Anzeige des Meßgerätes 23 erscheint. Eine Abweichung von diesem Wert signalisiert eine Störung im Gerät 28.

Die Ansehlußschaltung des Gerätes 28 besteht aus bis zu zehn Anschlüssen von den Shunts 8 und 12 der Ankerund ErregerStromkreise.

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Durch Verwechslung von Anschlüssen können Falschmessungen entstehen, wodurch möglicherweise auch falsche Breraskrafteinstellungen vorgenommen werden. Um dies zu vermeiden, wird die Richtigkeit der Polaritäten über eine Abfrageschaltung 27 an grünen Leuchtdioden 29 und roten Leuchtdioden 30 auf der Frontseite des Gerätes angezeigt·

Das Meßgerät 23 zeigt mit Hilfe des Einsatzes der Lastflußkurvenfunktion die Summe aller Fahrmotor-Bremskräfte eines Drehgestelles oder der ganzen Lokomotive in kN an, wie sie aus der Summe der Bremswiderstandsleistungen entstehen würde. Die Bremskraftkurve kann in vorteilhafter Weise auch mit einem Schreiber aufgenommen werden.

Gegenüber der bekannten Vier-Wattmeter-Methode ist für die Messungen anstelle von fünf Personen nur noch eine Person erforderlich. Da das Gerät den Bürstenkippeffekt nicht registriert, sind die zum Abbau eines solchen bei der Wattmeter-Methode erforderlichen zehn Vorbremsungen überflüssig. Dadurch wird die Gesamtzahl der Bremsungen von etwa 13 auf 3 reduziert. Die nachträgliche Auewertung der Wattmeterablesungen entfällt, da die Anzeige sofort erscheint bzw. ein Schreiber die ganze Bremskraftkurve kontinuierlich aufzeichnet. Die Meßanordnung ist als tragbares Gerät angepaßt auf verschiedene Lokomotivtypen weitgehend universell einsetzbar· Di· Sicherheitseinrichtungen schützen vor Falschmessungen und falscher Bremskrafteinstellung, soweit es die vergleichende Meßung betrifft.

1 Figur

2 Schutzansprüche

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Claims

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Neue Schutzansprüche

(ersetzen die bisherigen
Ansprüche)

1 .CGerät zur Ermittlung der Triebkräfte einer Kommutatormaschine ,^insbesondere zur Ermittlung der Summe der elektrischen Bremskräfte mehrerer Fahrmotoren eines elektrischen Triebfahrzeuges, wobei die Triebkraft durch Multiplikation zweier Meßwerte gebildet wird, von denen der erste eine dem Ankerstrom bzw. der Summe der Ankerströme und der zweite eine dem Erregerstrom entsprechende Größe ist, dadurch gekennzeichnet , daß es als tragbares Gerät ausgebildet und mit Meßwerteingängen versehen ist und daß in dem Gerät mindestens ein den Erregerstrom-Meßwert modifizierender Funktionsgenerator (16, 17, 18) angeordnet ist.
2. Gerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß ein Meßwert-Umschalter (25) vorgesehen ist.

Nr 2 Ts / 21.01.1985